НЕУГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ В ПРОЦЕССАХ ВОДООЧИСТКИ - Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод
Для очистки воды все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения (глинистые породы, цеолиты и некоторые другие материалы) .
Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкостью их, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью (иногда как местного материала) .
Глинистые породы - наиболее распространенные неорганические сорбенты для очистки воды. Они обладают развитой структурой с микропорами, имеющими различные размеры в зависимости от вида минерала. Большая часть из них обладает слоистой жесткой или расширяющейся структурой.
Механизм сорбции загрязнений на глинистых материалах достаточно сложен и включает Ван-дер-ваальсовые взаимодействия углеводородных цепочек с развитой поверхностью микрокристаллов силикатов и кулоновское взаимодействие заряженных и поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участками поверхности сорбента, содержащими ионы Н+ и Al3+.
Наибольшее распространение глинистые материалы получили для обесцвечивания воды, удаления неорганических примесей и особо токсичных хлорорганических соединений и гербицидов, различных ПАВ.
Природные сорбенты добывают в непосредственной близости от места потребления, что постоянно расширяет масштаб их применения для очистки воды.
Цеолиты - разновидности алюмосиликатных каркасных материалов. Эти материалы имеют отрицательный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся гидратированные положительные ионы щелочных и щелочно-земельных металлов, компенсирующих заряд каркаса, и молекулы воды. В адсорбционные полости цеолитов сорбируется лишь молекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размера входного окна, от этого и их второе название - молекулярные сита.
Известно более 30 видов природных цеолитов, но лишь часть из них образует крупные месторождения (80% концентратов) удобные для промышленной переработки. Наиболее распространенные природные цеолиты:
Шабазит (Na2Ca) OЧ Al2O3Ч 4SiO2Ч 6H2O с размером окон 0.37-0.50 нм;
Морденит (Na2K2Ca) OЧ Al2O3Ч 10SiO2Ч 6.7H2O с размером окон 0.67-0.70 нм;
Клинопптиломит (Na2K2Ca) OЧ Al2O3Ч 10SiO2Ч 8H2O.
Для получения прочных и водостойких фильтрующих материалов из природных цеолитов их, так же, как и глины, нагревают в печах с хлоридом карбонатом натрия при 10000С.
Обработка поверхности цеолитов кремнийорганическими соединениями делает ее гидрофобной, что улучшает сорбцию нефти из воды.
Природные цеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки воды от ПАВ, ароматических и канцерогенных органических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязнений.
Кроме цеолитов и природных глин перспективными являются неорганические иониты. Среди них можно выделить следующие:
Гранулированные методом замораживания трудно растворимые фосфаты металлов (циркония, титана, хрома, железа, тория, сурьмы и др.) , прежде всего, цирконилфосфат (ZrO) m(H2PO4) n с различным отношением m: n, отличающийся высокой емкостью обмена, термической и радиационной устойчивостью и высокой селективностью к ионам цезия, рубидия, калия и аммония, а также таллия.
Цирконилфосфат устойчив в концентрированных кислотных и солевых растворах, сохраняя в них высокую ионообменную емкость и избирательность к вышеуказанным катионам.
Цирконилфосфат может быть использован для извлечения из сильнокислых и сильноминерализованных радиоактивных растворов долгоживущего изотопа 137Cs; для разделения продуктов радиоактивного распада урана в атомных реакторах: 89Sr-137Cs, 89Sr-144Cs, 90Sr-90U; для отделения 95Nb и 95Zr от 106Ru; для извлечения ионов таллия из растворов в производстве и при использовании солей таллия.
Синтетические титано - и цирканосиликаты, обладающие молекулярноситовыми свойствами цеолитового уровня, высокой обменной емкостью и селективностью к ряду катионов.
Труднорастворимый кристаллический оксалат циркония, селективный по отношению к катионам свинца и калия.
Труднорастворимые соли поли - и гетерополикислот: фосфомолибдаты, фосфорвольфраматы, вольфраматы, фосфорарсенаты, производные фосфорносурьмяной кислоты, кремнесурьмяной кислот и другие обладающие селективностью к редким щелочным, щелочноземельным и тяжелым металлам.
Ферроцианиды щелочных и тяжелых металлов (железа, меди, цинка, молибдена, никеля, титана, олова, ванадия, урана, вольфрама и т. п.) , способные к избирательной сорбции ионов Pb+, используются для поглощения Rb, Cs из растворов и Tl+ из водных растворов.
Например, с помощью ферроцианида щелочного металла и никеля эффективно извлекается рубидий из отработанного раствора при переработке карналлитовых руд.
Нерастворимые сульфиды и гидроксиды металлов. Например, известно о возможности успешной очистки никелевых электролитов от примесей ионов меди, свинца, кадмия, мышьяка, сурьмы, олова, висмута с помощью нерастворимого сульфида никеля, от примесей железа (II) и кобальта (II) с помощью гидроксидов никеля в сочетании с органическим сильноосновным анионитом АВ-17 на конечной стадии очистки.
Многие катиониты в том числе цеолиты (за исключением клиноптилолита, эрионита и морденита) и глинистые минералы, могут работать только в солевых формах (натриевой, кальциевой и т. д.) . Они не могут быть переведены в водородную форму, так как при этом разрушается их структура, и, следовательно, не могут применяться в технологии обессоливания и опреснения сточных и природных вод. Кроме того, обессоливание воды невозможно без одновременного использования анионитов, которые среди неорганических минералов и соединений встречаются весьма редко.
Эти обстоятельства в немалой степени способствовали бурному развитию синтеза органических катионитов и анионитов на основе синтетических органических соединений, получивших широкое применение в технологии обессоливания воды, в гидрометаллургии драгоценных и цветных металлов, в технологии очистки сточных вод и в других отраслях.
Похожие статьи
-
Методы регенерации условно можно разделить на три вида: Химический Низкотемпературный термический Термический Химическая регенерация Под химической...
-
Различают природную, сточную и денатурированную воду. Природная вода - это вода, которая качественно и количественно формируется под влиянием...
-
Низкотемпературная термическая регенерация - это обработка сорбента паром или газом при 100-4000С. Процедура эта достаточно проста и во многих случаях ее...
-
ВВЕДЕНИЕ - Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод
Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м3 в год, а преобразованию со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Так при...
-
Из выше изложенного следует, что реальные сточные воды - это не чистые стабильные растворы, а гетерогенная смесь растворенных, коллоидных и взвешенных в...
-
Можно выделить следующие наиболее очевидные тенденции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей: Снижается рН...
-
Пестициды, Нефтепродукты - Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод
Ежегодно в окружающую среду вводится 2 млн. т пестицидов (хлорорганические и фосфорорганические соединения, производные карбаматов, хлорфенксикислот) ....
-
Фильтрование воды через слой гранулированного угля или введение в воду порошкообразного активного угля являются наиболее универсальными методами удаления...
-
Органические загрязнители Десятки миллионов тонн органических соединений, в том числе миллионы тонн ПАВ, ежегодно поступают в атмосферу и водоемы из...
-
Тяжелые металлы - Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод
К стойким химическим загрязнителям кумулятивного действия со специфическими токсическими свойствами относятся и тяжелые металлы. Тройку наиболее...
-
Особую опасность представляют соединения азота и фосфора, в больших количествах попадающие в водоемы с бытовыми промышленными сточными водами, из...
-
Основные методы очистки сточных вод - Проблемы загрязнения водоснабжения
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Схемы очистки сточных вод ЦБП. Технологическая схема - Сточные воды целлюлозно-бумажных производств
При разработке и проектировании систем очистки стоков необходимо учитывать некоторые специфические особенности целлюлозно-бумажного производства: Наличие...
-
Применение сорбентов природного происхождения
Данная статья посвящена вопросу ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с помощью природных сорбентов. В результате анализа была выявлена...
-
Основные методы очистки сточных вод - Рациональное использование водных ресурсов
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические. В...
-
Очистка сточных вод методом флотации - Методы очистки воды
Под флотацией (от французского flotter -- плавать) понимают расщепление твердых микрочастиц с разной смачиваемостью. Это несмачиваемые водой...
-
Аэротенки - Очистка сточных вод
Для полной биологической очистке сточных вод малых населенных пунктов применяются: аэрационные установки, работающие по методу полного окисления...
-
В прошлом в качестве загрузочных материалов использовались кварцевый песок и сульфоуголь, однако на сегодня широкий ассортимент синтетических загрузочных...
-
Процесс полной трехстадийной биологической очистки - Биологическая очистка сточных вод
Процесс полной биологической очистки протекает в три стадии. На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, на его поверхности...
-
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек....
-
Ответ Современная практика охраны окружающей природной среды и воздушного бассейна, в частности, включает: разработку соответствующих законодательных...
-
ПРОЦЕССЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ - Биологическая очистка сточных вод
Сооружениям биологической очистки отводится главенствующая роль в общем комплексе сооружений канализационной очистной станции. В результате процессов...
-
Фильтры для очистки воды: плюсы и минусы Здоровье - это самое дорогое, что у нас есть. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, 80% всех...
-
Описание технологического процесса Сущность процесса состоит в следующем: очищенный от примесей аммонизированный раствор поваренной соли подвергают...
-
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и...
-
Обезвреживание и очистка сточных вод. Рациональное использование водных ресурсов - Основы экологии
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Удаление нефти с помощью химических соединений - детергентов - нашло применение при разливах нефти на море. К детергентам относятся растворители и ПАВ,...
-
Главные загрязнители воды - Способы очистки питьевой воды
Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей...
-
В связи с тем, что обувная фабрика № 1 потребляет большое количество воды на технологические нужды и является источником загрязнения водоемов, проблема...
-
Сточные воды (СВ) и твердые отходы получили широкое применение в сельском хозяйстве в качестве источников орошения и удобрения, учитывая дефицит этих...
-
УТИЛИЗАЦИЯ осадков сточных вод и активного ила - Биологическая очистка сточных вод
Утилизация осадков сточных вод и избыточного активного ила часто связана с использованием их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что обусловлено...
-
Режим работы активного ила - Биологическая очистка сточных вод
Суммарный эффект воздействия разнообразных факторов, основным из которых следует считать удельные нагрузки, формирует специфический для каждого очистного...
-
Вакуумная флотация, Напорная флотация, Импеллерная флотация - Очистка сточных вод методами флотации
Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При...
-
Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5-1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с...
-
Механическая очистка - коагуляция - Очистка сточных вод
В осветлительных фильтрах, как правило, фильтровальные материалы имеют вид тканей, сеток. Это позволяет применять зернистую структуру загрузочного...
-
Механическая очистка - отстойники - Очистка сточных вод
Еще более простым способом механической очистки вод является Отстаивание, которое производится в специальных Отстойниках. В этом случае используется лишь...
-
Защита водоемов от загрязнений сточными водами, Методы очистки сточных вод - Охрана водных ресурсов
Степень очистки и условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируют специальные "Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами"....
-
Системы очистки на производстве - Оценка жизненного цикла облицовочной и напольной плитки
Важными участками снабжения и переработки отходов на предприятиях по производству керамических изделий являются установки по удалению пыли и дымовых...
-
Рациональное использование земель - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
Почвенные методы очистки проводят на полях орошения. При почвенной очистке помимо бактерий в очистке участвуют простейшие беспозвоночные микроорганизмы....
НЕУГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ В ПРОЦЕССАХ ВОДООЧИСТКИ - Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод